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2017 Fiscal Year Annual Research Report

Development of a Prediction Technology for Machined Results and Energy Consumption to Realize Advanced Virtual Factories

Research Project

Project/Area Number 15K05724
Research InstitutionKobe University

Principal Investigator

佐藤 隆太  神戸大学, 工学研究科, 准教授 (60376861)

Project Period (FY) 2015-04-01 – 2018-03-31
KeywordsNC工作機械 / 運動誤差 / 振動 / 切削力 / 送り駆動系 / 幾何誤差 / シミュレーション
Outline of Annual Research Achievements

本研究では,工場における生産設備の中核を占める数値制御工作機械について,加工される部品の形状精度,面品位,および加工に要するエネルギを事前に予測するためのシミュレーション方法を確立し,世界に先駆けた高度なバーチャルファクトリの実現に寄与することを目的としている.
本研究では,工作機械の送り駆動系の運動誤差と幾何誤差を考慮して加工形状と加工面とを予測する方法が確立されたほか,工作機械の構造振動と送り駆動系および主軸駆動系の特性を表現可能な数学モデルを構築し,これとボクセルモデルによる切削力と加工結果のシミュレーション技術を連成させることに成功した.様々な運動誤差が加工面に及ぼす影響をシミュレーションで予測できることが確認されたほか,切込み量が大きくなると機械構造の振動特性に起因したびびり振動が発生し,その現象を開発したシミュレーション技術により的確に表現できることも確認された.送り駆動系のモデルには,摩擦力の非線形ばね特性も考慮された.
このほか,5軸制御工作機械の回転軸の運動特性について詳細に調査したほか,5軸制御工作機械の各軸の消費エネルギ推定モデルを構築し,工作物の設置位置によって5軸制御工作機械の消費エネルギが変化することを構築したモデルにより推定可能であることが確認された.
開発されたシミュレーション方法は実際の加工の解析に供され,ISO規格に提案されている同時5軸制御によるS字形状加工の解析が行われたほか,開発されたシミュレーション技術を応用した幾何誤差同定方法も開発された.

  • Research Products

    (10 results)

All 2018 2017 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 2 results) Presentation (4 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results) Remarks (1 results)

  • [Int'l Joint Research] University of Florence(イタリア)

    • Country Name
      ITALY
    • Counterpart Institution
      University of Florence
  • [Journal Article] Influence of NC Program Quality and Geometric Errors of Rotary Axes on S-Shaped Machining Test Accuracy2018

    • Author(s)
      Sato Ryuta、Shirase Keiichi、Ihara Yukitoshi
    • Journal Title

      Journal of Manufacturing and Materials Processing

      Volume: 2 Pages: 21~21

    • DOI

      10.3390/jmmp2020021

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Geometrical Error Compensation of 5-axis Machining Centers based on On-machine Workpiece Measurement2018

    • Author(s)
      Sato Ryuta, Shirase Keiichi
    • Journal Title

      International Journal of Automation Technology

      Volume: 12 Pages: 230~237

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Energy Consumption of Feed Drive Systems Based on Workpiece Setting Position in Five-axis Machining Center2018

    • Author(s)
      Sato Ryuta, Shirase Keiichi, Hayashi Akio
    • Journal Title

      ASME Journal of Manufacturing Science and Engineering

      Volume: 140 Pages: 021008

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Time domain coupled simulation of machine tool dynamic behaviour and cutting force based on voxel simulator of machining operation2017

    • Author(s)
      NOGUCHI Shin、NISHIDA Isamu、SATO Ryuta、SHIRASE Keiichi
    • Journal Title

      Transactions of the JSME (in Japanese)

      Volume: 83 Pages: 17-00254

    • DOI

      10.1299/transjsme.17-00254

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Coupled Simulation between Machine Tool Behavior and Cutting Force using Voxel Simulator2017

    • Author(s)
      Noguchi Shin, Sato Ryuta, Nishida Isamu, Shirase Keiichi
    • Organizer
      International Conference on Leading Edge Manufacturing in 21st Century
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Energy Consumption of Feed-drive Systems that Depends on the Workpiece-Setting Position in a Five-axis Machining Center2017

    • Author(s)
      Sato Ryuta, Inoue Yuta, Shirase Keiichi, Hayashi Akio
    • Organizer
      ASME 2017 12th International Manufacturing Science and Engineering Conference
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] ボクセルモデルを用いた切削力シミュレータによる工作機械の動的挙動と切削力の時間領域連成シミュレーション2017

    • Author(s)
      野口晋,西田勇,佐藤隆太,白瀬敬一
    • Organizer
      017年度精密工学会秋季大会学術講演会
  • [Presentation] 同時5軸制御によるS字形状加工精度-NCプログラムのトレランスと幾何誤差の影響-2017

    • Author(s)
      佐藤隆太,白瀬敬一,井原之敏
    • Organizer
      2017年度精密工学会秋季大会学術講演会
  • [Remarks] コンピュータ統合生産工学研究室

    • URL

      http://www.research.kobe-u.ac.jp/eng-cimlab/new_index.html

URL: 

Published: 2018-12-17  

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